变频器控制的IO框架模式

变频器控制的I/O框架刘允松Page1变频器控制的I/O框架刘允松引言我上一篇文章介绍CiA402功能框架下，ATV变频器的通讯控制方式。这种框架是IEC61800－7标准的一部分，前身是大家所熟知的drivecom，为欧美其它主流品牌的变频器和伺服驱动器所共同遵守。目前在用Somachine平台编程时，不管是用梯形图，字符串编程，还是调用功能块，实际上核心都是CiA402。虽然已经熟悉，但是仍然不免觉得麻烦，需要写很多判断语句，多条指令占用更多的资源。好在ATV71/61和ATV32另辟蹊径，除了CiA402外还可以使用用I/O控制框架。这种控制框架使得用通讯控制和功能激活跟使用变频器的逻辑输入端子一样灵活，并且可以跟逻辑端子一起使用，非常方便。既易于编程，也易于学习，还适用于各种通讯总线和协议。本文介绍I/O框架下，变频器的控制方法。注意，目前I/O功能框架不适于ATV312和ATV12/303。I/O框架的基本内容设置很简单，首先在【命令】(CtL-)菜单中，设置参数【框架】(CHCF)为有别于【组合通道】（SIM）和【隔离通道】（SEP）的【I/O框架】(IO)，然后再设置【命令通道1】为【端子】（tEr）或【Modbus】(Mod)/【CANOpen】(Can)/【NETWORK】(nEt)即可。下面说明设置的方法和结果。我们知道，在CiA控制框架下，通讯控制字CMD大多数情况下只能以字的形式起作用，比如给命令字赋值16#000F控制正转运行，赋值16#010F控制停机，赋值16#080F控制反转运行，赋值16＃0080F进行故障复位，赋值16#0007取消使能等等。能够自由分配功能的位只有bit12-bit15，而且只能跟上述典型的命令字结合使用。在I/O控制框架下，通讯控制字CMD的每一位都可以作为单独使用，其作用相当于一个逻辑输入。也就是说，通讯控制字CMD的bit1-bit15都可以跟一个虚拟的逻辑输入一样，对其中某一位的置0，置1或者其上升沿或下降沿即可进行多端速的选择，功能的切换与激活，进行故障复位等等。注意：在两线制控制中，通讯控制字的bit0专司起停。在表一中，如果用Modbus控制，通讯控制字的bit1-bit15分别用C101-C115表示。例如：若在【故障管理菜单】（FLt-）中的【复位故障】（rSF-）子菜单，若设置参数【复位故障分配】（rSF）为C107，则当通过Modbus将通讯控制字的bit7由0置为1，即可将当前故障复位（前提是可通过逻辑输入可复位的故障）。又如，在【应用功能菜单】（FUn）中的【PId-】子菜单，若设置【手动自动切换分配】(PAU)为C205，则当通过CANOpen将通讯控制字的bit5置0，PID调节输出的结果作为变频器的给定频率，若通过CANOpen将通讯控制字的bit5置1，则参数【手动给定】所指定的给定源的输出作为变频器的给定频率。变频器控制的I/O框架刘允松Page2再如，变频器插入ProfibusDP通讯卡，在PLC和变频器中经过正确的网络设置后，在【应用功能菜单】（Fun-）中的【转矩限幅】（tOL-）子菜单，若设置【转矩限幅激活】为C312，则当通过ProfibusDP总线将通讯控制字的bit12置0,变频器将无转矩限幅；若通过ProbibusDP总线将通讯控制字的bit12置1，则变频器的转矩限幅激活。位ModbusCANopen网络通讯卡Bit0---Bit1C101C201C301Bit2C102C202C302Bit3C103C203C303Bit4C104C204C304Bit5C105C205C305Bit6C106C206C306Bit7C107C207C307Bit8C108C208C308Bit9C109C209C309Bit10C110C210C310Bit11C111C211C311Bit12C112C212C312Bit13C113C213C313Bit14C114C214C314Bit15C115C215C315表一I/O框架时控制字的位在各种通讯协议中的表示方法当然，在上述设置中，若功能的实现设置为逻辑输入端子LIx，则逻辑端子而不是通讯位起作用。I/O框架下的起停控制在I/O框架下，变频器的起停控制源由命令通道来决定。1．如果设置【命令通道1】(Cd1)为【端子】（tEr）,这时变频器的起停控制由端子控制，跟默认的设置是一样的。1.1如果用两线制控制，即在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中设置【2/3线控制】（tCC）为【两线控制】（2C），这时LI1控制正转的起停，即LI1=1时正转起动，LI1=0时按标准停机类型规定的形式停机。图1两线制控制1.2如果采用三线制控制，即在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中设置【2/3线控制】变频器控制的I/O框架刘允松Page3（tCC）为【三线控制】（3C），这时LI1的下降沿控制停车，即LI2的上升沿控制正转启动。在启动之前必须使LI1为1。图2三线制控制2．如果设置【命令通道1】(Cd1)为【Modbus】（Mod）或【CANOpen】（CAN）或【网络】（nEt）,这时变频器的起停控制由网络总线控制。2.1如果用两线制控制，即在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中设置【2/3线控制】（tCC）为【两线控制】（2C），这时通讯控制字的bit0控制正转的起停，即bit0=1时正转起动，bit1=0时按标准停机类型规定的方式停机。由此看出，两线制控制中，通讯控制字的bit0的作用相当于端子控制中的LI1，在变频器的菜单中不需要参数设置。2.21.2如果采用三线制控制，即在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中设置【2/3线控制】（tCC）为【三线控制】（3C），这时通讯控制字的bit1由0转1的上升沿控制启动，通讯控制字的bit0的由1转0控制变频器按照既定的标准停机模式停机。在启动前，需令通讯控制字的bit0为1。由此看出，在三线控制中，通讯控制字中的bit0和bit1分别相当于端子控制中的LI1和LI2，在变频器的菜单中不需要参数设置。I/O框架下的反转控制在I/O框架下，反转控制的设置跟命令通道的设置没有关系，将反转功能分配给某逻辑端子或通讯控制字的某一位即意味着用逻辑端子或通讯控制反转。例如，在【输入输出设置菜单】（I-O-）菜单中将【反转】（rrS）分配给【LI3】（LI3），即由LI3控制反转；将【反转】（rrS）分配给【C102】（C102），则由Modbus总线写入的通讯控制字的bit2控制反转；将【反转】（rrS）分配给【C204】（C204），则由CANOpen总线写入的通讯控制字的bit4控制反转。其具体表现取决于参数【2/3线控制】（tCC）的设置。I/O框架下的通道切换在I/O框架下，如果【命令通道切换】不是固定为【命令通道1】或【命令通道2】，而是设置为由某条件进行通道切换，而【命令通道1】和【命令通道2】分别设置为不同的命令通道，如逻辑端子和/或某种通讯协议，则功能的激活、切换等可设置为逻辑输入LIx，某种协议表示的通讯控制字的位C1xx/C2xx/C3xx，或者第三种方式CDxx。需要说明的是：1．所谓CDxx是指由当前有效的命令通道所控制的命令字的第xx位或逻辑输入LIyy来激活该功能。例如，设置【命令通道1】为端子，【命令通道2】为CANOpen，而【应用功能菜单】（Fun-）中的【加/减速-】（UPd-）功能子菜单中，将为【加速分配】（USP）设置为CD04，变频器控制的I/O框架刘允松Page4【减速分配】（dSP）设置为CD06，则如果命令通道1激活时，逻辑输入端子LI5,LI6控制加速和减速；如果命令通道2激活时，通过CANOpen写入的通讯控制字的bit4，bit5控制加速和减速。控制字的位和逻辑输入端子之间的对应关系如表二所示。注意表中，逻辑端子LI7-LI14位于ATV61/71变频器的扩展端子板上，在ATV32变频器上没有对应的逻辑输入端子。位变频器端子逻辑扩展I/O端子扩展I/O端子ModbusCANopen网络通讯卡通讯控制字-------CD00Bit1LI2--C101C201C301CD01Bit2LI3--C102C202C302CD02Bit3LI4--C103C203C303CD03Bit4LI5--C104C204C304CD04Bit5LI6--C105C205C305CD05Bit6-LI7-C106C206C306CD06Bit7-LI8-C107C207C307CD07Bit8-LI9-C108C208C308CD08Bit9-LI10-C109C209C309CD09Bit10--LI11C110C210C310CD10Bit11--LI12C111C211C311CD11Bit12--LI13C112C212C312CD12Bit13--LI14C113C213C313CD13Bit14---C114C214C314CD14Bit15---C115C215C315CD15表一I/O框架时控制字的位与逻辑输入的对应关系2.在上表中，一旦将某位CDxx分配给某功能，就表示通讯控制字的bitxx或对应的逻辑输入LIyy在有直接的对应或映射关系，bitxx和LIyy就不会出现在其它功能的可分配表中，即不能分配给其它功能；反之，若将通讯控制字的某一位分配给某功能，则其对应的某位CD就不能分配给其它功能，同样若将某逻辑输入分配给某功能，则其对应的某位CD就不能分配其它功能。比如，如果将CD04分配给某功能，则LI5/C104/C204/C304就不能分配给其它功能；反之，若将LI3分配给某功能，则CD02就不能分配给其它功能，若将C114/C214/C314分配给某功能，则CD14就不能分配给其它功能。总结I/O框架将通讯控制字分解为16个控制位，象变频器的逻辑输入端子一样分别配置为各种功能的激活或执行，为变频器的通讯控制提供了一种更为简洁和理解的方法，较之CiA402框架，使得上位机的编程更为简单。